Las baterías de litio se refieren a las baterías que contienen litio (incluyendo litio metálico, aleación de litio e iones de litio, polímeros de litio) en sistemas electroquímicos.

La composición básica de la batería de iones de litio incluye: electrodo positivo, electrodo negativo, electrolito, otros accesorios, etc. Las baterías de iones de litio tienen aplicaciones extremadamente importantes en productos electrónicos, vehículos eléctricos, aeroespacial y otros campos debido a sus ventajas de alta densidad energética, alto voltaje de salida, larga vida útil del ciclo y pequeña contaminación ambiental.

Los componentes más importantes en las baterías de iones de litio son los materiales de electrodos y los electrolitos. Entre ellos, los principales componentes del electrolito de la batería de litio se describen:

Líquido transparente e incoloro (> 35 ° c), sólido cristalino a temperatura ambiente. Punto de ebullición: 248 ° C / 760 mmhg, 243 - 244 ° C / 740 mmhg; Punto de inflamación: 160 ° c; Densidad: 13218; Tasa de refracción: 14158 (50 ° c); Punto de fusión: 35 - 38 ° c; Este producto es un buen disolvente para pan y pvc. En la industria de baterías, se puede utilizar como un excelente disolvente para electrolitos de baterías de litio.

Es un excelente disolvente polar. Este producto se utiliza principalmente en operaciones de polímeros, procesos de separación de gases y electroquímica..

Líquido incoloro, ligeramente oloroso; La presión de vapor es de 1,33 kPa / 23,8 ° c; Punto de inflamación 25 ° c (el líquido inflamable puede volatilizarse en vapor y correr al aire. la temperatura aumenta y la volatilización se acelera.) punto de fusión - 43 ° c; Punto de ebullición 125,8 ° c; Disolución: no soluble en agua, se puede mezclar en la mayoría de los disolventes orgánicos, como alcoholes, cetonas y ésteres; Densidad: densidad relativa (agua = 1) 1,0; Densidad relativa (aire = 1) 4,07; Estabilidad: estabilidad; Marca de peligro 7 (líquido inflamable); Uso principal: como disolvente y para síntesis orgánica.

DisolventeEs la base de los electrolitos operativos y el portador de solutos y aditivos. La naturaleza del disolvente depende de su composición y estructura molecular. La fuerza entre las moléculas del disolvente determina la viscosidad del disolvente, la presión de vapor, el punto de congelación y el punto de ebullición. La fuerza entre las moléculas de disolvente y las moléculas de soluta afecta a su vez la disolución y el grado de solutación del solutato. Al mismo tiempo, el disolvente es uno de los factores clave que determinan la escala de temperatura de uso del electrolito de operación, lo que tiene un gran impacto en la función eléctrica del condensadores electroliticos.

Hay las siguientes necesidades básicas para los disolventes utilizados en el electrolito de trabajo:

Los factores que influyen en la alta temperatura y la larga vida útil de los electrolitos son principalmente el valor de la presión de vapor saturada, la estabilidad a alta temperatura, el voltaje del fuego flash, la eficiencia de oxidación y las propiedades de la película de óxido. Para garantizar la alta temperatura y la larga vida útil de los productos de baterías de iones de litio, los electrolitos deben tener las siguientes propiedades: la presión de vapor saturada extremadamente baja reducirá la volatilización;Muy bienLa estabilidad a alta temperatura evita el deterioro del rendimiento a alta temperatura; El voltaje de fuego flash más alto es para evitar la ruptura; Una mayor eficiencia de oxidación puede reparar la película de óxido dañada a tiempo para reducir la corriente de fuga, etc.

Entre ellos, los electrolitos son la clave de los productos de alta temperatura y larga vida de las baterías de iones de litio. Debido a que la presión de vapor completa del electrolito depende de la presión de vapor completa del disolvente, los electrolitos con una pequeña presión de vapor completa pueden mejorar en gran medida la vida útil del capacitor electrolítico. Los informes sobre incendios e incluso explosiones causadas por baterías de iones de litio han sido comunes en los últimos años, principalmente debido a que cuanto mayor sea la presión de vapor de los electrolitos, mayor será la volatilidad, y debido al uso de las baterías a altas temperaturas, el aumento del rendimiento de volatilización de los electrolitos se acelerará, lo que dará lugar a una presión excesiva en el interior de la batería. Por lo tanto, los problemas de Seguridad de las baterías de iones de litio han atraído la atención general de la gente; Al mismo tiempo, los problemas de Seguridad también son un cuello de botella que restringe el desarrollo de baterías de iones de litio a gran escala y alta energía.

En el artículo "avances en la investigación de la seguridad de los electrolitos de las baterías de iones de litio", se presenta el Estado de la investigación de los disolventes sin punto de inflamación y los electrolitos ignífugos desde la perspectiva de las propiedades de combustión de los electrolitos y la estabilidad térmica de los materiales de electrodos de las baterías, así como los Factores que influyen en la estabilidad térmica entre los materiales de electrodos y los electrolitos y los propios electrolitos y las medidas para mejorar su estabilidad térmica.

Los componentes más importantes de las baterías de iones de litio son los materiales de electrodos y los electrolitos. Las baterías de iones de litio utilizan disolventes orgánicos inflamables como electrolitos y son fáciles de volatilizar. Es una de las principales causas de incendios o explosiones en baterías de iones de litio. Después de que la batería se destruye, el disolvente orgánico y su vapor son propensos a incendios e incluso explosiones. Además, las propiedades de Seguridad de la batería de iones de litio también cubren la estabilidad térmica entre el material del electrodo y el electrolito, incluida la estabilidad térmica que la propia batería no se destruye durante el proceso normal de carga y descarga, e incluso en condiciones anormales de abuso.

En condiciones normales, sobre la base del electrolito de trabajo del sistema tradicional de adición de agua de adipato de amonio / etilenglicol, al ajustar la composición, el punto de ebullición del electrolito aumenta y la presión de vapor disminuye, combinado en un excelente electrolito que puede cumplir con los requisitos, el rango de aplicación se amplía de - 40 ~ + 85 ° c A - 40 ~ + 105 ° C sin necesidad de agregar ningún otro aditivo.

En cuanto a los disolventes, creemos que ya se pueden cumplir los requisitos de uso de 135 ° c con Etilenglicol solo, pero debido al uso de caucho butílico con buena estanqueidad al aire, elegimos la mezcla de Etilenglicol y otros disolventes polialcoholes para reducir la presión de vapor saturada, lo que puede evitar más eficazmente que los condensadores se abulten prematuramente cuando funcionan a alta temperatura.

Las baterías de iones de litio envasadas en paquetes blandos se prepararon en el artículo "comportamiento electroquímico de los electrolitos orgánicos de las baterías de iones de litio envasadas en paquetes blandos" publicado por la facultad de Ciencias metalúrgicas e ingeniería de la Universidad Central sur, y se estudiaron las baterías de iones de litio compuestas por electrolitos y electrolitos de cuatro disolventes mixtos. También se probaron la presión de vapor del electrolito y el rendimiento de almacenamiento de alta temperatura de la batería.

En el artículo, los autores estudiaron las propiedades electroquímicas de los electrolitos. Entre ellos, la influencia de la gamma - butirlactona en la presión de vapor del electrolito. Se menciona que cuando la batería de iones de litio de embalaje blando funciona a una temperatura de 338 k, el espesor de la batería cambia poco y la seguridad de la batería es buena. El valor agregado del espesor de la batería se refiere al valor de cambio del espesor de la batería bajo ciertas condiciones sobre la base del espesor de la batería después de la cremación. Debido a la textura suave de la película compuesta de aluminio y plástico adoptada, la pequeña presión trasera de la batería de iones de litio de embalaje blando no sólo puede causar una fuerte expansión de la batería. Por lo tanto, se requiere que el electrolito tenga una presión de vapor más baja en un ambiente de temperatura superior a 323k. Por lo tanto, se estudia cómo reducir efectivamente las características de la presión de vapor del electrolito.

La siguiente figura 3 muestra el electrolito 1mol / L lipf6 EC / DMC (relación de masa 1: 1), 1mol / L lipf₆EC / GBL (relación de masa 4: 3) y 1mol / L lipf₆Presión de vapor EC / DMC / GBL (relación de masa 4: 4: 3) en el rango de temperatura de 273 a 373 K. La imagen muestra que el valor de la presión de vapor del electrolito EC / DMC aumenta rápidamente con el aumento de la temperatura, especialmente cuando la temperatura es superior a 313 k, la tasa de cambio de la presión de vapor es muy grande. Los pequeños cambios en la presión de vapor de los electrolitos EC / GBL y EC / DMC / GBL indican que estos dos electrolitos se ven menos afectados por la temperatura.

Figura 3 Relación entre la presión de vapor del electrolito y la temperatura

A: 1mol / L lipf6 EC / DMC (relación de masa 1: 1)

B: 1mol / L lipf6 EC / GBL (relación de calidad 4: 3)

C: 1mol / L lipf6 EC / DMC / GBL (relación de masa 4: 4: 3)

En general, el objetivo principal de este estudio experimental es estudiar cómo reducir la presión de vapor de los electrolitos. Debido a que cuanto mayor sea la presión de vapor del electrolito, mayor será el grado de volatilización del electrolito, y para las baterías de iones de litio encapsuladas, especialmente en condiciones de alta temperatura, mayor será la presión interna, lo que puede conducir fácilmente a una explosión en la batería de iones de litio, pero también reducir la vida útil de la batería.

Los electrolitos son generalmente disolventes orgánicos inflamables, si su presión de vapor es muy alta, se volatilizarán fácilmente, por lo que habrá pérdida de evaporación durante el almacenamiento o uso, mientras que el vapor volátil se combina con el aire, y es fácil que se produzca un incendio o explosión después de encontrarse con una llama abierta. Por lo tanto, las "medidas administrativas para la identificación y clasificación de peligros físicos químicos" y las "recomendaciones sobre el transporte de mercancías peligrosas" emitidas por la administración estatal de supervisión de Seguridad estipulan claramente la necesidad de pruebas de presión de vapor para el almacenamiento y transporte de envases clasificados de líquidos inflamables de productos químicos peligrosos. Por lo tanto, la prueba de la presión de vapor es muy necesaria.

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